宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力(lì)定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系(xì)团之(zhī)外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它(像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的tā)的附近(jìn)没有任何星系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二(èr)值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太(tài像火花像蝴蝶段绍荣是谁杀的)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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